雷達偵察抗反射信號處理技術

王勇軍 ，劉 飛 ，朱曉紅

（1.解放軍91404 部隊，秦皇島066001 ；2.船舶重工集團公司723 所，揚州225001）

1 概 述

復雜的電磁信號環境中，雷達偵察信號處理有可能會分選出一些實際并不存在的信號，即通常所說的增批。增批引起的虛警會嚴重影響操作員的判斷，從而大大影響系統的實際作戰效能。

引起信號處理產生增批信號的原因有多種：雷達信號形式越來越復雜，多模、快速模式變換成為雷達常見的工作方式，雷達的重頻、脈寬、頻率正朝著范圍更寬、規律更復雜的方向發展；環境信號包括民用信號、軍用信號及相應的反射信號；多個方位存在近似相同的難以區分的輻射信號。反射信號是引起信號增批的一個重要因素。反射信號處理的難點是如何區分反射信號和位于不同方位的同型雷達之間的差別，本文將針對這一難點的處理進行探討。

2 反射信號的產生

反射引起的增批情況很復雜。圖1 給出了幾種反射情況。當雷達主波束照射到反射物后，反射信號被偵察系統接收到，此時偵察系統因方向原因并沒有直接接收到主波束；雷達主波束照射到接收天線的同時反射信號也可被接收天線收到；接收天線附近的近反射，反射體離接收天線很近，如艦載系統的艦上建筑物反射、編隊航行中附近的艦體反射都屬于這一種，此時反射信號與原信號產生疊加引起信號畸變。這3 種反射所引起的方位、幅度、頻率等參數測量變化各不同，從而增加了增批判別的難度。

圖1 雷達信號的反射圖

3 傳統的抗反射信號處理

針對反射信號的存在，傳統的解決方法基于以下準則進行處理：（1）載頻、重頻、脈寬等主要參數相同的情況下，只允許同時出現一部信號；（2 ）基于同一部雷達信號的反射信號幅度小于直射信號幅度的準則，在載頻、重頻、脈寬參數相同的情況下，取幅度大的作為真實的直射信號，幅度小的作為反射信號進行剔除。

這種反射信號處理方法存在的致命缺陷是容易造成漏警，特別是在實際環境中存在多部同型雷達分布在不同方位上的情況。當環境中存在同型雷達分布在不同方位上時，由于雷達相對偵察設備距離的不同，偵察設備接收的同型不同方位的雷達信號脈幅總是有所差異，如果單純從幅度大小來判別是否是同一雷達信號，按照脈沖幅度取大的原則提取信號，必然會產生漏警。

同時由于目標相對距離的變化、多路徑效應等原因會造成信號幅度起伏，因此信號幅度值并不是一個穩定的值。在進行上述處理時，有可能會由于幅度的變化造成同一批信號的方位值來回跳變。

綜上所述，傳統抗反射信號的處理方法存在比較大的缺陷：無法區分不同方位的、參數相同或接近的同型雷達，會造成漏警和方位的錯誤跳變。

4 改進的抗反射信號處理

改進的抗反射信號處理基于下列原理進行反射信號的消除：直射信號和反射信號在脈沖序列的完整性和出現概率上均會有所不同，直射信號的脈沖序列是完整、連續、有規律的，截獲概率高，分選置信度高；而反射信號的脈沖序列完整性相對較差，截獲概率低，分選置信度低。可利用這一特點區分反射信號和不同方位的同型雷達信號。

如圖2 所示，對接收的雷達信號按方位進行脈沖數和置信度的綜合統計。

圖2 信號的直方圖統計

其直方圖呈現的規律是雷達直射信號作為主信號，出現的概率高；對于不同方位的同型雷達，雷達信號的概率基本相同；而反射信號，由于反射體的相對位置、目標的運動狀態、傳輸路徑等不同因素的影響，在各個方位上接收到的反射信號概率小，在直方圖上表現比較離散。依據這一規律可以將真實信號從反射信號中區分出來并消除反射信號。

5 反射信號處理流程

信號處理機內設有2 個數據跟蹤區：歷史數據跟蹤區和臨時數據跟蹤區。歷史數據跟蹤區用于存儲已分選并已得到確認的雷達信號參數，表1 為歷史數據跟蹤區數據結構。其中，批號為已分選信號的序號，同樣也代表了該信號在數據區的存儲位置；計數器用于統計已分選信號的截獲次數；參數存儲區用于存儲信號的方位、頻率、脈寬、重頻等參數；臨時區號用于存儲為該批信號的疑似反射信號分配的存儲區號；置信度用于存儲該信號的分選可信度。

表1 歷史信號跟蹤區數據結構表

臨時數據跟蹤區用于臨時存儲那些有可能是反射信號的信號參數，表2 為臨時數據跟蹤區數據結構。其中，臨時區號為信號在反射信號數據區的存儲位置，計數器用于統計該信號截獲分選的次數，參數存儲區用于存儲信號的方位、頻率、脈寬、重頻等參數，關聯反射區號用于存儲與該批信號關聯的下一個反射信號的區號，置信度用于存儲該信號的分選可信度。

表2 臨時數據跟蹤區數據結構表

下面結合圖3 介紹反射信號的處理流程：

（1）分選出一部雷達信號，將該信號與歷史數據跟蹤區所有信號進行參數比較，檢查是否有同參數的雷達。

（2）如沒有同參數雷達，說明是一部新的目標雷達信號，分選結果送顯控臺顯示，同時將分選結果存入歷史數據跟蹤區。

（3）有同參數雷達，將本次分選信號方位與歷史跟蹤區同參數信號的方位進行比較，如方位在容差范圍內，則說明本次分選信號和歷史跟蹤區已分選雷達信號是同一部信號，利用本次分選結果對跟蹤區參數進行更新；如不在容差范圍內，則說明本次分選的信號可能是在另一個方位的同型信號，也可能是來自多路徑的反射信號，將該信號作為疑似反射信號，為該信號在臨時數據跟蹤區申請一個存儲區。

圖3 反射信號處理流程

一部信號有可能會分配幾個這樣的臨時存儲區。在后續跟蹤分選中，需要同時對歷史跟蹤區的主信號和臨時跟蹤區的疑似反射信號進行跟蹤比較，并分別統計截獲次數存入對應的計數器。

（4）當計數器達到預定的門限值時，對相關的主信號和疑似反射信號進行比較，剔除反射信號。比較時按以下準則進行處理：1 ）將計數器和置信度進行綜合加權處理得到該信號的最終截獲次數進行比較，下面的比較均指加權后的計數器值；2）如歷史數據跟蹤區分選結果計數器最大，其它計數值比較小，則認為歷史數據跟蹤區存儲的信號為直射主信號，將臨時跟蹤區的疑似反射信號信息清除；3）臨時跟蹤區出現計數器值和歷史數據跟蹤區計數器值接近，此時認為在不同方位上存在同型號雷達，將這些信號從臨時跟蹤區移至歷史數據跟蹤區，同時將這些信號作為直射信號輸出；4 ）臨時跟蹤區出現計數器值大于歷史數據跟蹤區計數器值的信號，說明歷史數據跟蹤區存儲的信號為反射信號，將臨時跟蹤區信號替換歷史數據跟蹤區信號，并對已輸出結果進行更新。

6 結束語

本文針對多路徑反射引起的信號處理增批，提出了一種改進算法。該方法在實際應用中可以大大減少反射引起的增批，同時又可以避免對不同方位同型雷達的漏警，這一點在對環境中大量存在的導航雷達的抗反射信號處理上效果尤其明顯。

［1］陸志宏.ESM系統信號處理新技術應用研究［J ］.艦船電子對抗，2002 ，25（2）：1－4.